Вимірювання реологічних властивостей у молочній промисловості
Особливо актуально це для реологічних властивостей матеріалів у молочній галузі, де сировина, що переробляється в процесі обробки, нерідко кардинально змінюють свою структуру, хімічний склад і т.д. Як правило, зміна реологічних властивостей дає можливість судити про початок, закінчення, швидкість та спрямованість технологічного процесу.
Прилади для безперервного реологічного контролюможна розділити на дватипу: перші - встановлюються в трубопроводах і служать для вимірювання властивостей у потоці; другі - встановлюються безпосередньо в робочій ванні, на машині або на апараті і стежать за зміною реологічних характеристик у процесі переробки сировини.Консистометр "Елгеп"(рис.1) призначений для контролю консистенції молочного згустку безпосередньо у ванні. Принцип його роботи полягає у витягуванні індентора через молоко, що згортається.
У молочну суміш опускають майже до дна ванни індентор8, виконаний у вигляді
і за допомогою ручки4встановлюють проріз на диску проти розподілу шкали, яке відповідає бажаній консистенції згустку. Після включення приладу тумблером1починає працювати електродвигун, з'єднаний з барабаном6, на який намотується нитка. При цьому індентор починає підніматися, розрізаючи потік.
У процесі зсідання щільність згустку наростає, збільшується опір руху індентора. При досягненні заданої консистенції згустку (при суміщенні прорізу на диску з рівнем покажчика) автоматично запалюється червона лампочка2і вмикається звуковий сигнал. Недоліком пристрою є те, що суміш, що згортається, налипає на диск, що призводить до спотворення результатів вимірювань готовності згустку.
Принципдії приладу заснований на визначенні напруги тангенціального зсуву, що виникають при зміщенні пластини3під дією електромагнітного поля, створюваного котушкою2, в контрольованому середовищі. Контроль здійснюється без відбору проб при зануренні вимірювального герметичного перетворювача безпосередньо в резервуар з середовищем. Для реєстрації глибини занурення служить датчик1. Однак на рифлення пластини3, виконані для запобігання її прослизання щодо матеріалу, під час вимірів налипає матеріал, що негайно позначається на результатах вимірів.
Він складається з вимірювального блоку2, індентора6з ребрами вздовж твірної та динамометричного пристрою5. еластомір закріплюється у верхній частині корпусу ванни за допомогою кронштейна7та гвинтового затиску1. Після внесення сичужного ферменту молочну суміш опускають вимірювальний циліндр. Опір переміщенню цилінду, який у міру зміцнення структури згустку зростає, відзначається лімбом4. За допомогою настановного диска3еластомер налаштовується на певну величину опору, при досягненні якої прилад подає звуковий сигнал, що сповіщає про готовність згустку до різання. Це дозволяє робити різання згустку при заданих структурно-механічних властивостях, дає об'єктивну оцінку властивостей згустку перед різкою, скорочує втрати жиру та сухих речовин у сироватку.
Недоліком цього приладу є те, що при коливаннях біохімічного складу сировини будуть змінюватися і структурно-механічні характеристики згустку, а це може призвести до значної помилки у момент готовності згустку до різання.
Прилад складається з основи1, у підшипниках2якого встановлено вимірювальний валик3. Знизу до валика замком4кріпиться рифлений вимірювальний циліндр5, а зверху валик3з'єднаний співвісно з валом синхронного електродвигуна6, на верхньому торці якого встановлена стійка7, що керує резистором8, встановленому на рамі9, прикріпленої до основи1. Пружина силовимірювача нижнім кінцем 10 закріплена на електродвигуні6, а верхнім - до рами9. Прилад має також кожух11. Вимірювання кута закручування циліндра здійснюється прецизійним резистивним датчиком, вихідний сигнал якого подається на блок обробки та індикації.
Завдяки тому, що цей прилад має лише одну фіксовану швидкість обертання вихідного валу та один силовимірник, спрощується його конструкція та зменшуються габарити. Однак, як і у попереднього датчика, у цього є такі ж недоліки як: налипання досліджуваного матеріалу на робочий орган та часткове руйнування продукту в місці його роботи. Усі перелічені вище прилади використовують методи «руйнівного» контролю, що є їх загальним, досить суттєвим недоліком. Відома конструкціямембранного датчика(рис. 5) для безперервного контролю процесу згортання молока, що працює за методом «неруйнівного» контролю.
Недоліком цього приладу є складність конструкції.
Для усунення головного недоліку останньої конструкції в КемТІПП було виготовлено реометр «Згусток-2» для безперервного контролю процесу згортання молока, який також працює за методом «неруйнівного» контролю (рис. 6). Реометр складається з корпусу1, в якому змонтовані навантажувальні та вимірювальні пристрої. У нижній частині корпусу1у центральній втулці2переміщується шток3, з'єднаний з диском, що навантажує4. Диск-відбивач5кріпиться до пластини 6 жорстко пов'язаної з центральною
втулкою2. Вимірювальна частина приладу занурюється у ванну з продуктом і безперервно відстежує процес структуроутворення при згортанні молока, при цьому порушення структури продукту не відбувається через малі переміщення навантажувального диска4. У харчовій промисловості дуже ефективними єпортативніприлади, що дозволяють не тільки контролювати кінцевий продукт, а й проводити дослідження його структурно-механічних властивостей улабораторнихумовах.
До таких приладів належать портативні сдвигометри. Експериментальним машинобудівним заводом ВНДІМСу виготовляється портативний прилад Табачникова для контролю консистенції сиру (рис. 7), основними елементами якого є спеціальний знімний пробовідбірник і приєднаний до нього динамометр обертального руху. Пробовідбірник виконаний з поздовжніми рифленнями вздовж зовнішньої поверхні, які запобігають його прослизу щодо сиру.
Відмінною особливістю даного сдвигометра є наявність усередині вимірювального циліндра4свердла2, розміщеного на стрижні3, виконаного у вигляді чотирьох гвинтових лопатей розташованих через 90 про по колу, і з конічним наконечником1з гвинтовою нарізкою, яка дозволяє більш точно встановити прилад у вертикальному положенні щодо матеріалу за рахунок того, що форма різців2(кут конуса) точно відповідає куту фаски нижнього торця циліндра . Причому діаметр свердла гарантовано менше діаметра западин вимірювального циліндра. Для автоматичноїфіксації даних вимірювання пристрій має гальмо, виконане у вигляді фрикційної обгінної муфти, що підвищує точність вимірювань.
Пенетрометр ППМ-4(рис. 9), заснований на впровадженні конічного індентора в матеріал.
Його перевагами є чотири легкозамінні силовимірювальні гільзи, що дозволяють проводити дослідження матеріалів різної твердості, крім того, прилад має цифровий індикатор переміщень індентора. Як індентор можна використовувати як конуси з різними кутами при вершині, а також одно-і чотиригольчасті індентори. завантажити